автореферат диссертации по искусствоведению, специальность ВАК РФ 17.00.06
диссертация на тему: Разработка технологии получения воспроизводимых многоцветных изображений на металлических поверхностях с использованием лазеров

Полный текст автореферата диссертации по теме "Разработка технологии получения воспроизводимых многоцветных изображений на металлических поверхностях с использованием лазеров"

004616696 На правах рукописи

ш.

ЛАРИОНОВА Екатерина Владимировна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ВОСПРОИЗВОДИМЫХ МНОГОЦВЕТНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ НА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЯХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛАЗЕРОВ

Специальность: 17.00.06 - Техническая эстетика и дизайн

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 9 дек 2010

Санкт-Петербург - 2010

004616696

Работа выполнена на кафедре материаловедения и технологии материалов и покрытий Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Северо-Западный государственный заочный технический университет» (ГОУВПО «СЗТУ»)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Пряхин Евгений Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Жукова Любовь Тимофеевна

кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Смирнов Николай Владимирович Ведущая организация: Санкт-Петербургский Государственный

Морской технический университет

Защита состоится «¿/»декабря 2010 г. в /<£? часов на заседании диссертационного совета Д 212.236.04 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна» по адресу: 191186, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 18, Центр инноваций, печати и информации, 1 этаж.

Текст автореферата размещен на сайте http://www.sutd.ra С диссертационной работой можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке «Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна» по адресу: 191186, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 18.

Автореферат разослан НОЯбРЯ 20/0с

Ученый секретарь диссертационного совета

С.М. Ванькович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Крупные открытия и научно-технические решения, как правило, находят свое отражение в дизайне, в виде новых художественных форм и новой типологии промышленных изделий, а зачастую и новой философии их формообразования.

О возникновении цветов побежалости оксидных пленок, появляющихся на поверхности металла в результате температурного воздействия в кислородо-содержащей среде, известно давно. При термической обработке этого явления стремятся избежать. При изготовлении художественных изделий, это явление в некоторых случаях используется в процессах художественного проектирования для придания изделиям наибольшей выразительности.

Оксидные структуры некоторых металлов представляют собой один из наиболее интересных классов веществ с разнообразными и перспективными для практического применения свойствами. В соединениях с кислородом они образуют сложные системы фаз с переменной валентностью, обладающие широким спектром различных физико-химических свойств и специфическими оптическими свойствами. При формировании на поверхности металла искусственных оксидных слоев можно получить не только прозрачные защитные покрытия, но и широкий диапазон декоративных цветных оттенков. Оттенки могут возникать как за счет эффекта интерференции оксидной пленки (например, на железе и его сплавах), так и за счет цвета самого окисла (оксиды хрома обладают различными цветами: Сг304 - красный, Сг203 - оранжевый; Сг50)2 - зеленый; СЮ3 - черный ).

Появление лазеров, с их уникальной возможностью локального управляемого нагрева металлической поверхности, позволило применить эти возможности для формирования на поверхности металлических изделий растровых изображений с использованием всей цветовой палитры, которую можно получить на конкретном материале.

Проведенные к настоящему времени исследования процессов, проходящих на поверхности металла под воздействием лазерного излучения, показали, что при различных видах облучения возможны сложные динамические процессы в системе оксид-металл. На поверхности металлических изделий, находящейся в контакте с химически активным газом (воздухом), в процессе лазерного облучения могут происходить термохимические превращения, которые не связаны с монохроматичностью излучения, т.е. обусловлены лазерным нагревом.

Таким образом, появилась необходимость выявления механизма формирования цветных оксидных структур на металлической поверхности под воздействием кратковременного воздействия импульсов высокой мощности.

При этом, несмотря на значительное количество полученных другими авторами результатов в области лазерных технологий, практически отсутствуют четко сформулированные и научно-обоснованные представления и технические

рекомендации, позволяющие управлять процессом формирования поверхностных структур с требуемыми колориметрическими (цветовыми) характеристиками.

Получаемые отдельными исследователями цветные изображения под воздействием лазерного излучения на металлических поверхностях не подкреплены системным научным обоснованием механизма цветообразования в этих условиях и принципов выбора технологических параметров обработки, а потому являются невоспроизводимыми, а процесс - неуправляемым.

Таким образом, актуальность диссертационной работы определяется необходимостью разработки технологии получения воспроизводимого многоцветного изображения на металлической поверхности под воздействием лазерного излучения.

Разработка такой технологии позволяет находить новые дизайнерские решения при декорировании металлических изделий, увеличить серийность декоративных изделий, снизить трудозатраты и себестоимость продукции. Улучшение эстетико-художественной выразительности металлических изделий способствует повышению конкурентоспособности товаров.

Объектом изучения являются оксидные структуры, формируемые на металлической поверхности, предметом - механизм формирования цветообра-зующих оксидных структур под воздействием лазерного излучения.

Степень теоретической разработанности проблемы.

В ходе изучения оптических свойств металлов и их оксидов, особенностей высокотемпературного окисления металлов и специфики лазерной обработки металлических изделий были рассмотрены работы:

-по цветоведению и эстетике восприятия цветов: В.В. Бычкова, Е.А. Кириллова, Л.Н.Мироновой, В.А. Зернова, Т.И. Наливиной;

■. — по окислению и оптическим свойствам металлов и окислов: A.B. Соколова, Ю.Р. Эванса, В.К. Афонина, Б.С. Ермакова, E.JI. Лебедева, Е.И. Пряхина, Н.С. Самойлова, Ю.П. Солнцева, В.Г. Шипшы;

, - по исследованию окисленного слоя на различных металлических материалах: А.И. Файнштейна, H.A. Литовченко, А. Г. Тюрина, Б. Н. Берга, Э. А. Животовского, В. Д. Поволоцкого, Г.Д. Пигровой;

— по взаимосвязи кинетических и термодинамических характеристик при окислении металла: А.Г. Рябухина, Ю.Н. Теплякова, C.B. Гусевой, P.A. Лидина;

— по высокотемпературному окислению металлов и сплавов: Р. Ф. Войтовича, Э. И. Головко, И. Н. Францевича, С.И.Анисимова;

— по теории и методам нестационарной теплопроводности: Н.М.Беляева, А.А.Рядно, A.B. Лыкова, Г. Карслоу, Д. Егер;

— по истории и применению лазерных технологий: В.П. Вейко, С.М. Метева;

— по математическим методам описания лазерных технологий: М.Н. Либенсона, Е.А. Шахно, Е.Б. Яковлева, Г.Д. Шандыбиной;

- по изучению влияния лазерного излучения на материал:

А.Г. Григорянца, A.A. Соколова, У. Дьюли, Н.В. Карлова,

H.A. Кириченко, Б.С. Лукьянчук, С.П. Мурзина, Дж. Ф. Рэди;

- по способам лазерной модификации металлической поверхности:

С.Г. Горного, А.Г. Валиулина, И.Р. Емельченкова, А.М. Прохорова, В.И. Конова, И. Урсу.

Цель и задачи работы

Целью диссертационной работы является выявление механизма формирования многоцветного изображения на металлической поверхности под воздействием лазерного излучения; научное обоснование выбора параметров технологического процесса лазерной обработки; разработка технологии получения воспроизводимых многоцветных изображений на металлической поверхности.

Достижение цели предполагает решение следующих взаимосвязанных задач:

1. Проведение сравнительного анализа современных методик и способов получения цветообразующих структур, в том числе, оксидных, на металлической поверхности.

2. Установление взаимосвязи технологических параметров лазерной установки, тепло-физических свойств материала, параметров изображения и цветовых характеристик формируемой структуры;

3. Разработка технологии формирования многоцветного изображения на металлической поверхности под воздействием лазерного излучения с заданными цветовыми свойствами.

4. Разработка рекомендаций по применению технологии формирования многоцветного изображения и формирование базы данных технологических режимов обработки для декорирования металлических изделий.

Методы исследования

В качестве методологической базы использовался системный подход, предполагающий комплексность исследований во взаимосвязи друг с другом. Экспериментальные исследования проводились с использованием физико-химических и физико-механических методов (рентгеноструктурного качественного анализа, рентгеноспектрального микроанализа, цифрового оптического микроанализа и др.). Обработка результатов проводилась с применением методов математической статистики на ЭВМ и с использованием стандартных программ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

I. Впервые разработан способ формирования многоцветных изображений под воздействием лазерного излучения с учетом тепло-физических характеристик обрабатываемого материала.

2. Впервые проведен теоретический анализ условий формирования цветных оксидных структур на поверхности металла в результате воздействия импульсного лазерного излучения.

3. Разработана математическая модель, позволяющая рассчитывать технологи-

ческие режимы для формирования возможной цветовой палитры для данного металлического материала и получать изображения.

4. Установлено, что температурный диапазон формирования цветообразующей оксидной структуры под воздействием лазерного излучения определяется из условий обеспечения фазовых превращений в основном металле и формируемых оксидах.

5. Разработаны рекомендации по расчету режимов формирования оксидных структур с заданными цветовыми характеристиками для лазерных установок с длиной волны 1,064 мкм, с различной длительностью импульса.

Достоверность результатов и обоснованность основных положений и выводов диссертационной работы обеспечивается тщательной обработкой и обобщением большого объема экспериментальных данных по изучаемой проблеме.

Реализация работы

Диссертационное исследование выполнялось в рамках прикладных госбюджетных НИР кафедры Материаловедения и технологии материалов и покрытий ГОУВПО «СЗТУ» в рамках инновационного проекта «Решение проблемы получения полноцветного изображения термоимпульсным воздействием на поверхности металлических изделий»: Проект № 2.1.2/4150 «Исследование влияния лазерного излучения различной генерации на формирование в поверхностных слоях металла кластерных нано- и микроструктур оксидов металлов с различными цветовыми характеристиками» аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)», проект: «Формирование микро- и нанокластерных оксидных систем с заданными цветовыми характеристиками с целью получения полицветного изображения полиграфического качества на металлической поверхности под .воздействием импульсного лазерного излучения» государственного контракта № П583 от 05.08. 2009 г. федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы» и договоре о выполнении НИР на 2009-2011г.г. с ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей» в рамках Государственного контракта от 15.06.2009г. № 02.740.11.0140.

Результаты работы используются в учебном процессе ГОУВПО СЗТУ:

- по специальности 261001.65 - Технология художественной обработки материалов при проведении лабораторных работ по дисциплине «Технология декоративных покрытий». Подготовлено пособие к лабораторным работам к опубликованию в составе учебно-методического комплекса (УМК).

- по специальности 150501.65 - Материаловедение в машиностроении при проведении практических занятий по дисциплине «Основы научных исследований». В учебный план 4-го курса введена новая дисциплина по выбору «Обработка материалов лазерным излучением».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на следующих семинарах и конференциях:

Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы управления техническими, информационными, социально-экономическими и транс-

портными системами», СПб, 2007г.; Третьей международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов», Москва, 2009г.; Международной выставке-конгрессе Высокие технологии. Инновации. Инвестиции (Санкт-Петербург, 11-14 марта 2008 г., 22-25 сентября 2008 г.10-13 марта 2009 г., 10-12 марта, 2010 г.); Всемирной универсальной выставке IV Цивилизацион-ного форума «Перспективы развития и стратегии партнерства цивилизаций», международном конкурсе инновационных проектов (Шанхай, 12-14 ноября 2010).

Работа была поддержана грантом Федерального агентства по образованию в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы».

Личное участие автора.

Все результаты исследований, изложенные в настоящей диссертации, получены самим автором при его непосредственном участии или под его руководством. Автор участвовал в постановке задач, проведении экспериментов, обработке и анализе результатов, разработке методологических подходов и формулировке основных выводов.

Публикации. По материалам диссертации имеется 7 публикаций и 1 Патент на изобретение. 4 работы опубликованы в рецензируемых научных журналах рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы, включающего 129 наименований, одного приложения. Работа изложена на 168 страницах машинописного текста, содержит 117 рисунков и 36 таблиц.

Основное содержание работы

Во введении описано состояние проблемы, обоснована ее актуальность, определены цели и задачи работы, изложена научная новизна полученных результатов, их практическая и научная значимость, даны сведения об апробации работы, представлены основные положения, выносимые на защиту, указан объем и структура диссертации.

В первой главе диссертации представлен анализ современного состояния вопроса, касающийся изучаемого вопроса.

Показано, что оксидные структуры, образующиеся на поверхности металла, обладают различными специфическими свойствами, находящими широкое применение в различных отраслях промышленности. Эти свойства определяются химическим составом и толщиной, которые в свою очередь зависят от условий протекания процесса образования оксидной пленки. Температурный режим образования оксидных структур находится ниже температуры плавления материала. Толщина оксидных образований не превышает 100 нм, что позволяет отнести образуемые структуры к нанопокрытиям. В многочисленных работах отмечается, что существует соответствие колориметрических характеристик толщине получаемых оксидных пленок. Поэтому эта взаимосвязь может быть использована для косвенной оценки толщины оксидных структур.

Результаты проведенных к настоящему времени исследований далеко не всегда применимы к лазерно-термическому способу получения оксидных пленок, имеющему свои закономерности и особенности. Зона воздействия лазерного излучения чрезвычайно мала по сравнению с площадью поверхности образца, поэтому оксидная структура возникает только в пределах зоны действия лазерного луча.

В результате анализа литературных источников выявлено, что к настоящему времени отсутствует теоретическая модель, позволяющая определять технологические параметры лазерной установки для формирования оксидной пленки с заданными колориметрическими характеристиками.

Во второй главе представлено оборудование, материалы и методика исследований. Показаны особенности лазерного излучения прецизионного лазерного маркировочного комплекса (ПЛМК) ДМарк-06 на основе импульсного Ш:УАО-лазера с длиной волны 1,064 мкм и результат воздействия импульсов различной мощности на металлические материалы. Проведена общая оценка термодинамической возможности самопроизвольного протекания окислительных реакций компонентов сплавов, на основе которой выбраны следующие материалы: нержавеющая сталь марок 08X13, 12X17 и 08Х18Н10Т, (лист толщиной 1,5 мм), технический титан ВТ 1-0 (лист толщиной 1,5 мм), медь М1 (лист толщиной 1,8 мм). Материалы использовались в состоянии поставки после проката.

В таблице 1 приведен химический состав сталей, а в таблице 2 - физические свойства исследуемых материалов.

Таблица 1. Химический состав исследуемых материалов

Материал Массовое содержание, %

С Сг 7) т Я Си Мп Р 5

08X13 до 0,08 12,0-14,0 - 0,60 0,80 - 0,80 0,030 0,025

12X17 до 0,12 16,0-18,0 0,20 0,60 0,80 0,30 0,80 0,035 0,025

08Х18Н10Т до 0,08 17,0-19,0 0,4-0,7 9,0-11,0 0,80 0,30 2,00 0,035 0,020

ВТ1-0 до 0,07 - 98,61-99,7 до 0,04 - - - - -

М1 - - - - - 99,9 - - -

Таблица 2. Физические свойства исследуемых материалов

Показатель 08X13 12X17 08Х18Н10Т ВТ 1-0 М1

Температура плавления, °С 1326 1320 1360 1668 1083

Плотность, кг/м 7760 7720 7850 4320 8948

Коэффициент теплопроводности, Вт/(м-°С) 28 25 26 22 401

Удельная теплоемкость, Дж/(кг°С) 462 462 504 523 390

Исследование химических свойств, геометрических параметров и конфигурации кластерных оксидных структур а также исследования химического и фазового составов проводились в лабораторных условиях и на оборудовании ФГУП «ЦНИИ КМ «Прометей» и НПО ЦКТИ им. И.И. Ползунова.

Анализ химического состава проводился методом ренттеноспектрального микроанализа (РСМА) на сканирующем электронном микроскопе «TESCAN VEGA», оснащенном энергодисперсионным спектрометром «JNCA Х-МАХ».

Определение фазового состава на поверхности стали после лазерной обработки проводилось на многофункциональном рентгеновском дифрактометре ULTIMA ГУ, фирмы Rigaku, снабженном запатентованной фирмой Rigaku СВО (Cross Beam Optics), комплексом управляющих программ и обрабатывающим комплексом PDXL (X-ray Powder Diffraction Software) по методике № Р1-99 «Методика качественного рентгеноструктурного фазового анализа». Лицензионная база порошковых дифракционных стандартов PDF-2 от 2008 года.

Формирование оксидных структур производилось путем воздействия лазерного излучения на поверхность материала образца при определенной комбинации варьируемых параметров, включающих - ток накачки диодной линейки, диапазон изменения 7... 18 А, частоту следования импульсов, диапазон изменения 100...95000 Гц, скорость следования импульсов, диапазон изменения 3... 1000 мм/с.

Результат воздействия на поверхность образца лазерного излучения характеризовался цветом образованных оксидных структур. Оценка толщины оксидной пленки и необходимая температура ее образования производилась по колориметрическим характеристикам и на основе литературных данных.

В третьей главе представлена разработка теоретической модели взаимосвязи теплофизических свойств металлов с параметрами лазерного излучения.

Исследования с использованием ПЛМК ДМарк-06 показали, что цветные образования формируются от воздействия зоны распространения тепла следующего импульса на участке материала, предварительно очищенного от естественной оксидной пленки оплавлением предыдущим импульсом вдоль строки - пути следования импульсов.

При этом, для формирования оксидной структуры, отпечатки следует накладывать друг на друга с некоторым сдвигом, чтобы область видимой цветной оксидной структуры перекрывала область ванны расплава.

Таким образом, для проведения теплового анализа была предложена схема наложения импульсов лазерной установки, представленная на рисунке 1.

Рисунок 1 - Схема наложения импульсов лазерной установки для расчета теплового баланса формирования оксидной структуры

На рисунке 1 приняты следующие обозначения: й - диаметр отпечатка луча лазера на поверхности материала, м; вх - смещение следующего импульса по обрабатываемой поверхности, м; /а - температура нагрева металла в зоне воздействия луча лазера, °С; Ъ - температура, до которой успела охладиться предыдущая зона нагрева перед следующим импульсом, °С; ти - длительность импульса, с; тохл - длительность охлаждения зоны, нагретой предыдущим импульсом, с; тх - смещение по времени воздействия следующего импульса, с.

Температура поверхности от мгновенного сосредоточенного источника тепла (?а), действующего на полубесконечной пластине, может быть описана выражением:

где г) - коэффициент поглощения обрабатываемого материала, ти - длительность импульса (с), 0„ - импульсная мощность (Дж), г - радиус отпечатка лазерного луча на поверхности материала (м), К - теплопроводность материала (Вт/(м-град), у — плотность материала (кг/м3), С - теплоемкость материала (Дж/(кг-град).

Средняя и импульсная мощности лазерного излучения связаны известным соотношением:

(2)

где Т7 - частота следования импульсов, Гц; — средняя мощность лазерного излучения (Вт).

Подставляя (2) в (1), получим

12^|хр:> (3)

^ яг ЧтилуК}С 4 '

Учитывая, что температуропроводность материала g = уравнение

(3) можно преобразовать к виду:

(4)

где а = - параметр лазерной установки, Р - параметр обрабаты-

ЛТ у]Т7Г К

ваемого материала.

Для поддержания температуры обрабатываемого участка на уровне /х (рисунок 1) необходимо, чтобы следующий импульс следовал через время тх после предыдущего, т.е. частота следования импульсов лазерного излучения составляла ^ = 1/гх. При этом смещение положения следующего импульса по поверхности обрабатываемого материала должно составлять г/х со скоростью V. Связь между указанными величинами очевидна

УЫ^. (5)

Из рисунка 1 видно, что частота следования импульсов при полном охлаждении обрабатываемой зоны должна составлять Рт =1/г, где х - время терми-

ческого цикла (нагрев - охлаждение т=ти+х0 Используя очевидное соотношение

где *т=гг/г,

и приравнивая правые части выражений (4) и (6), получим

(7)

р Fr-g

Выражение (7) представляет собой уравнение второй степени относительно частоты следования импульсов (Р), решая которое, получим

+ (8)

ар г где р = ч =

г

Вторьм корнем решения уравнения (7) можно пренебречь, т.к. его значение близко к частоте следования импульсов при полном завершении термического цикла, т.е. при полном охлаждении обрабатываемой зоны.

Анализ подкоренного выражения (8) позволяет определить предельную температуру, которую может поддерживать данная установка импульсного лазерного излучения на данном материале. Для подкоренного выражения должно выполняться условие

V2 ' раскрывая которое, получим

авг2 со-2 и ,„,

/ <или I, <--'у=, (9)

где первая дробь характеризует параметры лазерной установки, вторая - параметры обрабатываемого материала.

Экспериментально в работе было установлено, что зависимость диаметра отпечатка (£)) от величины тока накачки диодной линейки для ПЛМК Д»Марк-06 может быть описана следующим образом

В=а1п(А-1уЪ, (мкм) (10)

а изменение средней мощности выражением

£?ср= 0,199(А-6)+0,031, (Вт) (11)

с величиной достоверности = 0,983,

где А — величина тока лампы накачки диодной линейки, А; а, Ъ — эмпирические коэффициенты, зависящие от обрабатываемого материала.

Для получения цветных структур обработка поверхности лазерно - маркировочным комплексом производится построчно. Таким образом, чтобы температурные условия формирования второй строки не оказывали влияния на сформированную предыдущую строку, необходимо, чтобы строки не наклады-

вались друг на друга. Исходя из этого, можно связать параметры изображения с параметрами ПЛМК следующим образом

£ = (12) ЮООО 4 '

где Ь - линеатура (количество строк в 1 мм2 изображения).

Тогда разрешение изображения определяется из условия:

А = 25,391. (13)

Для определения скорости перемещения лазерного луча по обрабатываемой поверхности воспользуемся таким параметром характеристики цвета, как длина волны.

Тогда, приняв величину смещения следующего импульса равной длине волны воспроизводимого цвета, т.е. с6с=Х., выражение (5) примет вид:

(14)

Выражения (8) и (14) представляют собой расчетные формулы для определения технологических параметров ПЛМК ДМарк-06, при- которых возможно формирование цветных оксидных структур на поверхности металла.

В четвертой главе представлены исследования поверхностных структур и цветовых характеристик формируемых оксидных систем на поверхности металлов под воздействием импульсов лазерного излучения. Экспериментальные исследования преследовали цель изучения химического и фазового составов цветных структур поверхности материала, обработанной лазерным излучением при различных технологических параметрах лазерной установки.

Микроскопическое исследование поверхностных структур и цветовых характеристик формируемых оксидных систем исследовались с помощью цифровой металлографии при помощи микроскопов Неофот и на металлургическом микроскопе ЯММ-8Т.

Ренгеноструктурные исследования проводились с целью изучения структуры, фазового состава, типа текстуры цветных структур поверхности материала, обработанного лазерным излучением при различных технологических параметрах лазерной установки.

Исследовались обработанные лазерным излучением образцы из листовой стали 12X17 и 08Х18Н10Т, а также листового титана ВТ1-0 и меди М1.

Так же были проведены исследования химических свойств образцов, характеристиками которых являются термическая и химическая устойчивость в агрессивных средах и повышенных температурах.

Отсутствие данных о влиянии импульсного лазерного нагрева на изменение колориметрических свойств поверхности материалов вызвало необходимость в качестве научного подхода воспользоваться известными данными о взаимосвязи цвета и толщины оксидной пленки, формируемой на поверхности материала в результате выдержки образцов при определенной температуре.

Исследование конфигурации структур на поверхности образцов из стали 08Х18Н10Т размером 10,0x10,0x1,5 мм проведено методом рентгеноструктур-ного анализа с использованием излучения Си Кц и рентгеновского аппарата

структурного анализа типа ДРОН - ЗМ. Подбор необходимых щелей для получения оптимальной интенсивности рентгеновских лучей и подбор режима съемки каждого из исследованных образцов осуществлялся в процессе получения рентгенограмм. При этом, для удобства, номер каждого образца оксидной структуры соответствовал скорости следования импульсов при формировании этой структуры. Результаты исследования сведены в таблицу 3.

Таблица 3. Фазовый состав поверхности образцов, обработанных

по различным технологическим режимам

№ образца (Скорость следования импульсов, мм/с) б 8 10 12 14 16 18 20 22...44

Фазовый состав 7-фаза,а-фаза, М3О4 у-фаза

Во всех образцах фазовое состояние поверхности представлено 3 типами структур: аустенит (у-фаза), феррит (а-фаза) и оксидная фаза типа шпинели (М3О4) на основе соединения (Бе, Сг)з04.

Сравнение характера рентгенограмм для различных образцов позволяет предположить, что появление линий оксидной фазы типа М3О4 может быть связано с появлением ферритной фазы в процессе лазерной обработки поверхности. Была определена величина соотношения интенсивностей линии (110) ферритной фазы и линии (200) аустенитной фазы для исследованных образцов. В процессе исследований было выявлено, что появление линии оксидной фазы на рентгенограммах установлено только при наличии ферритной фазы. Кроме того, отсутствие ферритной фазы на поверхности образцов 22 - 44 сопровождается отсутствием оксида на поверхности, что подтверждает необходимость фазовых превращений для образования оксидных слоев.

В таблице 4 приведены результаты сопоставления соотношения интенсивностей линий а-фазы и у-фазы и наличие окисла М3О4 на поверхности исследованных образцов.

Таблица 4. Отношение интенсивности линий с^ю/у 200 _ и наличие окисла на поверхности___

X» образца (Скорость следования импульсов, мм/с) Отношение интенсивности линий ацо/У 200 Наличие окисла Цвет

6 2,0 М304 Интенсивный

8 1,5 М304

10 1,5 М3О4

12 1,2 М304

14 0,7 М304

16 0,3 М3О4

18 0,1 Следы М3О4 Слабый

20 Следы а-фазы Следы М3О4

22-44 а-фаза отсутствует Окисел отсутствует Отсутствует

На основании сравнения фазового состояния поверхности исследованных образцов, можно считать, что чем выше скорость следования импульсов (боль-

ше расстояние на которое смещается последующий импульс), тем ниже температура, поддерживаемая в зоне обработки. Этой температуры оказывается недостаточно для выделения из у-фазы хрома и перехода ее в a-фазу, необходимую для формирования оксидного слоя на обрабатываемой поверхности. Следовательно, диапазон температур, необходимых для формирования оксидной структуры целесообразно выбирать исходя из интервала температур фазовых превращений. Аналогичные результаты получены и для других сталей.

Качественный рентгеноструктурный анализ, проведенный по обзорным съемкам образцов из сплава ВТ 1-0, выявил в образцах следующее: на поверхности сплава ВТ1-0 голубого цвета обнаружены окислы ТЮ и Т12О3; на поверхности желтого цвета максимальной насыщенности обнаружены окислы ТЮ и Ti20; на поверхности желтого цвета минимальной насыщенности обнаружены окислы ТЮ и TijO.

Во всех образцах сплава ВТ 1-0 присутствует полный дифракционный спектр а-титана.

В пятой главе показаны технологические особенности использования лазеров различной конфигурации и мощности для формирования цветных оксидных структур.

В ходе исследований было установлено, что наиболее стабильные отпечатки, а значит и более предсказуемое воздействие на материал, были получены при обработке на ПЛМК ДМарк-06, МиниМаркер М10 и МиниМаркер М20. БетаМаркер имеет отпечаток неправильной геометрической формы, а также в силу технологических особенностей, чрезвычайно неравномерное распределение энергии по сечению луча.

Поскольку различные лазерные комплексы имеют различные основные параметры установки мощности излучения, необходимо было установить их взаимосвязь с целью проведения экспериментов в одинаковых условиях. С этой целью были проведены замеры мощности на реальных комплексах, обработка результатов которых позволила установить эмпирические зависимости средней мощности излучения в зависимости от технологических параметров, при этом средняя мощность излучения для установок ДиоМаркер Д10, МиниМаркер М10, МиниМаркер М20 задается как процент от максимальной мощности установки:

-для БетаМаркер 2010 Рср=0,9541(А-6)+1,2802, с Л2= 0,9791;

- для ДиоМаркер Д10 />ср= 0,4369(А-6)+0,0374, с Д2=0,9942;

- для МиниМаркер MIO Рср= 0,5(1+(А/о-25)/5)+0,4, с Л2=1,0; -для МиниМаркер М20 />ср= 0,47(l+(^V20)/2)+0,63, сЯ2=1,0;

- для Д»Марк-06 Рср= 0,1987(А-6)+0,0308, сД2=0,9831, где Р% - мощность излучения, %, А — ток накачки, A, R2 - достоверность уравнения аппроксимации.

На рисунке 2 по полученным данным представлена диаграмма взаимосвязи параметров лазерных установок ДМарк-06, МиниМаркер М10 и МиниМаркер М20.

50

45

40

л

&

о т ЗЬ

р

а ? 3U

& а. 75

О

20

15

Миь 1Марк 10

М HwMSf к 20

3.5

3,0

£

2.5

h

ié

2,0 щ

2

К

1,Ь *

&

а

1.0 и

0.5

0,0

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Ток лампы накачки, А (ДМарк-06)

Рисунок 2 - Диаграмма взаимосвязи параметров лазерных установок ДМарк-06, МиниМаркер М10 и МиниМаркер М20 Из приведенной диаграммы видно, что при токе лампы накачки лазерного комплекса ДМарк-06 - 13А, достигается мощность «1,45 Вт. Эту же мощность можно получить, задав 30% мощности на комплексе МиниМаркер М10, или «19% мощности на комплексе МиниМаркер М20.

Таким образом, можно найти аналитические зависимости эквивалентных технологических параметров установок.

В таблице 5 представлены значения импульсной мощности в режиме маркировки для каждой установки в зависимости от технологических параметров управления излучением.

Параметры Лазерный комплекс

ДМарк-06 БетаМар-кер2010 ДиоМар-керДЮ МиниМаркер М10 МиниМаркер М20

Максимальная средняя мощность излучения Рт Вт 2,7 14,6 6,2 9,8 19,8

Диапазон изменения частоты следования импульсов комплекса, кГц 0,1-100 1-16 1-100 20-100 20-100

Частота следования импульсов Л Гц . ■ 3000 3000 3000 20000' 20000

Длительность импульсов т, НС ' 40 г 1000 10 , ^ ... 100 % 100

Импульсная мощность Р„ Вт 22500 4900 200600 4900 9900

Таким образом, на различных лазерных комплексах можно подобрать такие технологические параметры, чтобы мощность излучения, от которой зависит формирование цветных структур, была одинакова.

Полученная в главе 3 теоретическая модель была разработана на основе технологических параметров ПЛМК ДМарк-06 и теплофизических данных определенных материалов. Тем не менее, моделью можно воспользоваться при расчете режимов формирования оксидных структур с заданными цветовыми характеристиками для лазерных установок с длиной волны 1,064 мкм как импульсных, с различной длительностью импульса, так и непрерывных.

При этом, для расчета технологических параметров непрерывного лазера достаточно за среднюю мощность принять мощность излучения, а частоту определить как величину, обратную времени воздействия т. Время импульса

можно рассчитать из соотношения для непрерывного лазера: г = 7у , где с10 -

диаметр пятна лазера в зоне обработки; Vск - скорость сканирования лучом по поверхности материала.

В шестой главе представлены результаты расчета технологических режимов обработки лазерным излучением. В качестве примера представлено изображение тестовой таблицы по рассчитанным режимам для стали 08Х18Н10Т с учетом возможных цветов формируемой палитры (рисунок 3).

Рисунок 3 - Изображение тестовой таблицы, полученное на стали 08Х18Н10Т: ток накачки 16 А; частота следования импульсов Р=19,50...22,10 кГц, скорость обработки У=0,010...0,028 м/с.

На рисунке 4 представлены цветные изображения, полученные способом лазерной обработки по режимам, рассчитанным с использованием разработанной технологии (качество фотографий не в полной мере отражают оригинальные изображения).

а) б) в)

Рисунок 4 - Фотографии изображений, полученных по разработанной технологии и содержащих: а) 64 цвета; б) 56 цветов; в) 48 цветов

■■«няшиавтмяяяА*^

■ ■ ■ ЯШ МИИКЯШ *Щ*.»т««

■ ■ШИШЖ^ЙИШМШЯШШИ

■■■■■»■ишиийиаВЩ«!»»

■НМ ^ н1

Основные выводы

1. Разработана технология формирования воспроизводимого цветного изображения на металлических поверхностях с использованием лазеров.

2. Получена математическая модель, позволяющая управлять технологическим процессом формирования многоцветного изображения на металлических поверхностях под воздействием импульсного лазерного излучения.

3. Проведен общий анализ механизма формирования цвета за счет образования соединений металла с кислородом под воздействием лазерного излучения.

4. Изучено влияние особенностей различных лазеров на формирование цветного изображения на металлической поверхности. Установлены параметры лазеров и их типы, наиболее подходящие для реализации предложенной технологии формирования многоцветных изображений на металлической поверхности.

5. Разработана база данных технологических режимов обработки металлических материалов 08X13, 12X17, 08X18Н9Т, ВТ1-0, М1 для формирования на этих материалах цветовой палитры оттенков в зависимости от их теплофи-зических свойств.

6. Получено значительное количество опытных образцов с многоцветными изображениями на различных материалах, содержащими от 8 до 64 цветовых оттенков в зависимости от полученной палитры.

7. Установлено, что температурный диапазон формирования цветообра-зующей оксидной структуры под воздействием лазерного излучения определяется из условий обеспечения фазовых превращений в основном металле и формируемых оксидах.

8. Установлено, что обеспечение требуемых температурных условий определяется не только прикладываемой мощностью лазерного излучения, но и взаимосвязью с расстоянием смещения лазерного луча по поверхности обрабатываемого материала, что в свою очередь определяет скорость перемещения луча лазера, а, следовательно, и производительность при формировании цветных изображений.

9. Результаты работы используются в учебном процессе по специальности 261001.65 - Технология художественной обработки материалов при проведении лабораторных работ по дисциплине «Технология декоративных покрытий».

10. Получен патент № 2357844 «Способ получения цветного изображения на металлических поверхностях»; авторы Афонькин М. Г., Звягин В. Б., Ларионова Е. В., Пряхин Е. И.; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Северозападный государственный заочный технический университет (СЗТУ) -№2007129546/02 ; заявл. 01.08.2007 ; опубл. 10.02.2009, Бюл. № 16.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах: Статьи в журналах, входящих в Перечень ВАК РФ

1. Афонькин, М.Г. Использование наноструктурированных информационных полей в технологии идентификации изделий машиностроения [Текст] / М.Г.

Афонысин, Е.В. Ларионова // журнал «Автотранспортное предприятие», /М: НПП «Транснавигация», - 2008. - Вып. 7 (июль 2008г.). - С.46-48

2. Афонькин, М.Г. Применение современных технологий при декорировании художественных изделий из металла [Текст] / М.Г. Афонькин, Е.В. Ларионова // Журнал «Дизайн. Материалы. Технология», / СПБ: СПБГУТД, 2009. - Вып. 3 (10)- 100c.-C.3-8

3. Пряхин, Е.И. Физико-химические аспекты формирования цветовых оттенков под воздействием лазерного излучения при декорировании металлических изделий [Текст] / Е.И. Пряхин, О.Ю. Ганзуленко, Е.В. Ларионова // Журнал «Дизайн. Материалы. Технология», / СПБ: СПБГУТД, 2010. - Вып. 2 (13) - 100 с. -С.52—56

4. Пряхин, Е.И. Особенности формирования цветных оксидных пленок на металлической поверхности под воздействием лазерного излучения [Текст] / Е.И.Пряхин, М.Г. Афонькин, Е.В. Ларионова // Журнал «Дизайн. Материалы. Технология». ТЕХНОЛОГИЯ», / СПБ: СПБГУТД, 2010. - Вып. 3 (14) - 100 с. -С.75-80

Статьи, опубликованные в сборниках научных трудов

5. Ларионова, Е.В. Воздействие лазерного излучения на образование оксидной пленки металлических поверхностей [Текст] / Е.В. Ларионова // Сборник трудов Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Актуальные проблемы управления техническими, информационными, социально-экономическими и транспортными средствами», СПб 1517 мая2007г. / СПб: СЗТУ,- 220. - С. 19-32

6. Ларионова, Е.В. Анализ тепловых условий наращивания наноструктуриро-ванных цветных оксидных пленок термоимпульсным методом [Текст] / Е.В, Ларионова // Сборник конкурсных работ Всероссийского смотра-конкурса научно-технического творчества студентов высших учебных заведений «Эврика-2008», г. Новочеркасск, 17-23 ноября 2008 г. / Мин-во образования и науки РФ, Юж.-Рос. гос. техн. ун-т.(НПИ). - Новочеркасск: Лик, 2008. - 716 с. -С. 184-186

7. Ларионова, Е.В. Особенности разрушения нано- и микроструктурных пленок, полученных под воздействием импульсного лазерного излучения [Текст] / Е.В. Ларионова, О.Ю. Ганзуленко // Сборник материалов Третьей международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов», Москва, 12-15 октября 2009. Под общей редакцией академика О.А.Банных. — М: Интерконтакт Наука, 2009, том 1,527 с. (в 2-х томах). - С. 485-486

Патенты

8. Способ получения цветного изображения на металлических поверхностях [Текст] : пат. № 2357844 Рос. Федерация : МПК В 23 К 26/18 В 41 М 5/00 / Афонькин М. Г., Звягин В. Б., Ларионова Е. В., Пряхин Е. И.; заявитель и патентообладатель Северо-Западный государственный заочный технический университет (СЗТУ) - №2007129546/02 ; заявл. 01.08.2007 ; опубл. 10.02.2009, Бюл. № 16.

Ларионова Екатерина Владимировна

Разработка технологии получения воспроизводимых многоцветных изображений на металлических поверхностях с использованием лазеров

автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Лицензия ЛР №020308 от 14.02.97

Подписано в печать 17.11.2010. Формат 16х84'/16. Б. кн. - журн. П-л.^5. БлфЙИзд-во СЗТУ. Тираж 100. Заказ 2238

Северо-Западный государственный заочный технический университет Издательство СЗТУ, член Издательско-полиграфической ассоциации университетов России 191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная,5

Оглавление научной работы автор диссертации — кандидата технических наук Ларионова, Екатерина Владимировна

Введение.

1 Анализ современного состояния условий формирования оксидных структур.

1.1 Окисление металлов под влиянием термического воздействия.

1.2 Термодинамические условия образования оксидов металлов.

1.3 Структура, состав и свойства оксидов металлов.

1.4 Исследования окисленной поверхности металлов.

1.5 Особенности лазерного нагрева металлической поверхности.

1.6 Теоретические основы лазерного окисления металлов.

1.7 Структура материала в области лазерного воздействия.

2 Оборудование, материалы и методика предварительных исследований

2.1 Оборудование.

2.2 Выбор материалов для исследований.

2.2.1 Оценка термодинамической возможности самопроизвольного протекания окислительных реакций компонентов сплавов.

2.2.2 Характеристика материалов.

2.3 Методика проведения эксперимента.

2.4 Анализ воздействия лазерных импульсов на металлическую поверхность при различных технологических режимах.

3 Разработка методики формирования-многоцветного изображения под воздействием лазерного излучения на различных материалах.

3.1 Обоснование выбора теплофизических характеристик для создания физико-математической модели техпроцесса формирования цветового изображения на металлической поверхности при ее лазерном облучении.

3.2 Разработка рабочей модели взаимосвязи технологических параметров лазерной установки и теплофизических свойств металла с цветовыми характеристиками формируемых структур.

3.3 Анализ условий прочности сцепления системы оксид-металл.

4 Исследования поверхностных структурных и цветовых характеристик формируемых оксидных систем на поверхности металлов под воздействием импульсов лазерного излучения.

4.1 Исследование микроструктур, химического и фазового составов сформированных оксидных структур.

4.2 Исследование химических свойств, геометрических параметров и конфигурации оксидных структур с определенными цветовыми характеристиками.

5 Апробирование лазеров различной конфигурации и мощности для формирования многоцветных изображений на поверхности металлов.

6 Примеры реализации результатов исследований.

Выводы.

Введение диссертации2010 год, автореферат по искусствоведению, Ларионова, Екатерина Владимировна

Оксидные пленки на поверхности металлических изделий - явление широко известное. В сухой атмосфере многие металлы имеют на поверхности слой прозрачной-оксидной пленки, которая самопроизвольно обновляется после механического воздействия. Эта естественно образованная оксидная пленка покрывает всю открытую поверхность металлического изделия и имеет некоторую химическую стойкость.

Защитный эффект естественной оксидной пленки можно многократно увеличить, если сформировать на поверхности металла искусственный оксидный слой. Таким образом, можно получить не только прозрачные защитные покрытия, но и широкий диапазон декоративных оттенков за счет эффекта интерференции оксидной пленки.

Оксиды некоторых металлов представляют собой один из наиболее интересных классов веществ с разнообразными и перспективными для практического применения свойствами. В соединениях с кислородом они образуют сложные системы фаз с переменной валентностью, обладающие широким спектром различных физико-химических свойств и специфическими оптическими свойствами. В. частности, многие оксиды» металлов обладают различными колориметрическими характеристиками. Это явление основано на том, что, по мере последовательного наращивания оксидной пленки она принимает в спектральной шкале видимого диапазона так называемые «цвета тонких пленок».

Лазерная обработка металлической поверхности наносекундными импульсами умеренной интенсивности может приводить ю условиям, необходимым и достаточным для образования стабильных оксидных слоев с определенными колориметрическими свойствами на поверхности металла.

В этой связи, одним из важнейших направлений исследований процесса формирования и наращивания цветных оксидных структур, является изучение кинетики их образования и роста, а также изменения их свойств под воздействием высокоэнергетичных потоков когерентного оптического (лазерного) излучения. Предыдущие исследования процессов, проходящих на поверхности металла под воздействием лазерного излучения;. показали, что при различных, видах облучения возможны сложные динамические процессы в системе окисная пленка-подложка1 (металл): На поверхности металлических изделий, находящейсявкон-такте с химически активным тазом (воздухом);,в процессе лазерного * облучения могут происходить термохимические:превращения, которыене связаны с: монохроматичностью излучения. т.е. обусловлены лазерным нагревом.

Несмотря« на; значительное количество^ проведенных- другими авторами исследованию в области лазерных технологий, практически; отсутствуют четко сформулированные и научно обоснованные представления и технические рекомендации;. позволяющие управлять процессом формирования и; наращивания поверхностных структур: с требуемыми колориметрическими; (цветовыми) характеристиками.

Получаемые: отдельнымишсследователями'цветные изображения под воздействием лазерного? излучения- на металлических поверхностях; не подкреплены системных научным обоснованием механизма формирования и выбора технологических параметров,обработки, а потому являются? невоспроизводимыми, а процесс - неуправляемым. Цель и задачи исследований

Целью диссертационной работы« является- выявление механизма? формирования многоцветного; изображения- на металлической поверхности^ под воздействием5 лазерного?излучения; научное обоснование выбора-; параметров технологического -процесса; лазерной; обработки; разработка- технологии, получения--воспроизводимых многоцветных изображений на металлической поверхности. Достижение цели предполагает решение следующих; взаимосвязанных задач: 1. Проведение, сравнительного анализа современных методик и способов получения цветообразующих структур, в том числе, оксидных, на металлической поверхности.

2. Установление взаимосвязи технологических параметров лазерной установки, тепло-физических свойств материала, параметров изображения и цветовых характеристик формируемой структуры.

3. Разработка технологии формирования многоцветного изображения на металлической поверхности под воздействием лазерного излучения с заданными цветовыми свойствами.

4. Разработка рекомендаций по применению технологии формирования многоцветного изображения и формирование базы данных технологических режимов обработки для декорирования металлических изделий.

Методы исследования

В качестве методологической базы использовался системный подход, предполагающий комплексность исследований во взаимосвязи друг с другом. Экспериментальные исследования проводились с использованием физико-химических и физико-механических методов (рентгеноструктурного качественного анализа, рент-геноспектрального микроанализа, цифрового оптического микроанализа и др.).

Обработка результатов проводилась с применением методов математической статистики на ЭВМ и с использованием стандартных программ. Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые разработан способ формирования многоцветных изображений под воздействием лазерного излучения с учетом тепло-физических характеристик обрабатываемого материала.

2. Впервые проведен теоретический анализ условий формирования цветных оксидных структур на поверхности металла в результате воздействия импульсного лазерного излучения.

3. Разработана математическая модель, позволяющая рассчитывать технологические режимы для формирования возможной цветовой палитры для данного металлического материала и получать изображения.

4. Установлено, что температурный диапазон формирования цветооб-разующей оксидной структуры под воздействием лазерного излучения определяется из условий обеспечения фазовых превращений в основном металле и формируемых оксидах.

5. Разработаны рекомендациипо расчету режимов формирования оксидных структур с заданными цветовыми характеристиками для лазерных установок с длиной волны 1,064 мкм, с различной длительностью импульса. Практическая значимость работы.

1. Предложенная технология позволяет:

- формировать на поверхности металлических изделий изображения« с заданными цветовыми характеристиками;

- проводить сравнительную оценку технологичности процесса формирования цветных изображений лазерно-термическим способом на различном лазерном оборудовании;

- рассчитывать технологические режимы лазерной* установки* для формирования, на металлической поверхности многоцветных изображений с учетом теплофизических свойств обрабатываемого материала;

2. Разработаны рекомендации применения технологии для лазерных комплексов на базе твердотельных лазеров с длиной волны Л ,064 мкм как и непрерывных, так и импульсных, с различной длительностыо импульса.

3. Полученные результаты могут найти применение в различных отраслях промышленности и декоративно-прикладного искусства для изменения поверхностных цветовых свойств металлических материалов.

Достоверность результатов и обоснованность основных положений и выводов диссертационной работы обеспечивается тщательной обработкой и. обобщением большого объема экспериментальных данных по изучаемой проблеме. Реализация работы,

Диссертационное исследование выполнялось в рамках прикладных госбюджетных НИР кафедры Материаловедения и технологии материалов и покрытий ГОУВПО «СЗТУ» в рамках инновационного проекта «Решение проблемы получения полноцветного изображения термоимпульсным воздёйствием на поверхности металлических изделий»: Проект №• 2.1.2/4150 «Исследование влияния лазерного излучения различной генерации на формирование в поверхностных слоях металла кластерных нано- и микроструктур оксидов металлов с различными цветовыми характеристиками» аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы' (2009-2010 годы)», проект: «Формирование микро- и нанокластерных оксидных систем с заданными цветовыми характеристиками с целью получения полицветного изображения полиграфического качества на металлической поверхности под воздействием импульсного лазерного излучения» государственного контракта № П583 от 05.08. 2009 г. федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы» и договоре о выполнении НИР на 2009-2011г.г. с ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей» в рамках Государственного контракта от 15.06.2009г. № 02.740.11.0140.

Результаты работы используются в учебном процессе ГОУВПО СЗТУ: ,

- по специальности 261001.65 — Технология художественной обработки материалов при проведении лабораторных работ по дисциплине «Технология декоративных покрытий». Подготовлено пособие к лабораторным работам к опубликованию в составе учебно-методического комплекса (УМК);

- по специальности 150501.65 — Материаловедение в машиностроении при1 проведении практических занятий по дисциплине «Основы научных исследований». В учебный план 4-го курса введена новая дисциплина по выбору «Обработка материалов лазерным излучением».

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертации докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на следующих семинарах и конференциях: Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы управления техническими, информационными, социально-экономическими и транспортными системами», СПб, 2007г.; Третьей международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматери-лов», Москва, 2009г.; Международной выставке-конгрессе Высокие технологии. Инновации. Инвестиции (Санкт-Петербург, 11-14 марта 2008 г., 22-25 сентября 2008 г. 10-13 марта 2009 г., 10-12 марта, 2010 г.); Всемирной универсальной выставке IV Цивилизационного форума «Перспективы развития и стратегии партнерства цивилизаций», международном конкурсе инновационных проектов (Шанхай, 12-14 ноября 2010).

Работа была поддержана грантом Федерального агентства по образованию в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы».

АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯУСЛОВИЙ ФОРМИРОВАНИЯ ОКСИДНЫХ СТРУКТУР

С помощью зрения мы получаем: большинство информации об окружающем : мире. Проблема зрительного восприятия, и восприятия цвета в частности, уже в течение, многих веков является предметом исследований многих ученых.

Ещё Демокрит (460 - 370 гг. до н.э.) объяснял зрительное ощущение воздействием попадающих в глаз атомов; которые испускает светящееся тело. Вероятно, первое описание строения? человеческого глаза дано в работах Галена

130 — 200 гг.). Хотя это описание очень несовершенно, но в нем уже упомина ется зрительный нерв, сетчатка, хрусталик.

Примерно через девять столетий; арабский ученый Альхазен (XI в.) первым попытался; осмыслить; механизм; формирования .зрительного^ образа. До Альхазена считали, что зрительный образ возникает каким-то образом сразу, целиком, как некий единый, не расчлененный , на части процесс. Альхазен высказал догадку: каждой точке на: видимой: поверхности объекта, должна соответствовать, своя; точка внутри глаза, и, следовательно;- процесс формирования; объекта в глазу складывается из/множества.элементарных процессов формирования! отдельных точек объекта. ,

Позже великий итальянский худолсник:и естествоиспытатель;Леонардо да Винчи (1452 - 1519 гг.) «перенес» точки восприятия с поверхности хрусталика на. сетчатку. Более того; подробно описывая камеру-обскуру (простейшего вида фотокамеры, или фотоаппарата), он прямо * указал, что «то же самое происходит и внутри глаза». Леонардо да Винчи полагал, что хрусталик имеет форму шара* и находится в середине глазного яблока. Ученый считал, что в отличие от камеры-обскуры- на: сетчатке глаза должно получаться не перевернутое, а,прямое изображение. Шаровидный хрусталик внутри глаза, по его мнению, и служил для повторного оборачивания изображения.

Мысль о том, что формируемое на сетчатке глаза изображение является перевернутым,. была впервые высказана И.Кеплером в начале XVII в. Кеплер понял также, что хрусталик необходим для аккомодации глаза. Однако он считал, что аккомодация осуществляется путем изменения расстояния между хрусталиком и сетчаткой.

Лишь в начале XIX в. Т.Юнг доказал, что механизм аккомодации состоит в изменении кривизны поверхностей хрусталика, то есть его рефракции. Также существенный вклад в физиологическую оптику внес И.Ньютон (XVII в.), заложивший основу для современных работ по цветовому зрению.

В настоящее время известно, что - цветовосприятие представление человека о видимой части спектра электромагнитного излучения [1]. Свет воспринимается фоторецепторами, расположенными в задней части зрачка. Эти рецепторы преобразуют энергию электромагнитного излучения в электрические сигналы. Рецепторы сконцентрированы большей частью в ограниченной области сетчатки или ретины, которая называется ямкой (рисунок 1.1). Эта часть сетчатки способна воспринимать детали и гораздо лучше, чем остальная ее часть. С помощью глазных мускул ямка смещается так, чтобы воспринимать разные участки окружающей среды. Обзорное поле, в котором хорошо различаются детали и ограничено приблизительно 2-мя градусами.

Ганглиозная клетка

Рисунок 1.1- Схема строения глаза

Существует два типа рецепторов: палочки и колбочки. Палочки активны только при крайне низкой освещенности (ночное зрение) и не имеют практического значения при восприятии; они более сконцентрированы по периферии обзорного поля. Колбочки ответственны за восприятие цвета и они сконцентрированы в ямке. Существует три типа колбочек, которые воспринимают длинные, средние и короткие длины волн светового излучения.

Каждый тип колбочек обладает собственной спектральной чувствительностью. Приблизительно считается, что первый тип воспринимает световые волны с длиной от 400 до 500 нм (условно "синюю" составляющую, второй - от 500 до 600 нм (условно "зеленую" составляющую) и третий - от 600 до 700 нм (условно "красную" составляющую). Цвет ощущается в зависимости от того, волны какой длины и интенсивности присутствуют в свете (рисунок 1.2).

Улырафнолеювые волны л

3 § о £ л 5 г- >2 10 X ¡= « вы^ | 1 I ё I 3 £ й * о и X о т 5 3

§ о и оо и 5

О X о № X 3 >3

Рентгеновские4) 0.005

0,38 0,43 0,47 0,49 0,56 0,6 0,64

Видимое н 1 лучение

0,77

Й (^Радиоволны)

400 5x108

С Инфракрасные"""-^ волны—'

Рисунок 1.2 - восприятие цвета в зависимости от длины волны Глаз наиболее чувствителен к зеленым лучам, наименее - к синим. Экспериментально установлено, что среди излучений равной мощности наибольшее световое ощущение вызывает монохроматическое желто-зеленое излучение с длиной волны 555 нм.

Ощущение цвета зависит от комплекса физиологических, психологических и культурно - социальных факторов. Первоначально исследования восприятия цвета проводились в рамках цветоведения, позже к проблеме подключились этнографы, социологи и психологи [2].

Единой теории цвета не существует. Однако можно подметить некоторые закономерности, связывающие окраску со строением молекул. Цвет связан с подвижностью электронов в молекуле вещества и с возможностью перехода электронов при поглощении энергии кванта света на еще свободные уровни [3-7].

Существуют различия принципиального характера между механизмами возникновения цвета у металлов, неорганических соединений и в органических молекулах. Хотя во всех случаях цвет возникает в результате взаимодействия квантов света с электронами в молекулах вещества, но так как состояние электронов в металлах и неметаллах, органических и неорганических соединениях различно, то и механизм-появления цвета неодинаков: Цвет большинства неорганических веществ обусловлен электронными переходами; и соответственно переносом заряда от атома одного элемента к атому другого. Основную, решающую роль играет в этом случае валентное состояние элемента, его внешняя электронная оболочка. '

Цвет металлов зависит от того, волны какой длины они отражают. Из спектров, приведенных на рисунке 1.3,, видно, что белый блеск; серебра обусловлен равномерным отражением почти всего набора видимых лучей;. Золото красновато-желтое потому, что им отражается почти полностью длинноволновая часть видимого света и поглощаются голубые, синие и фиолетовые лучи. А вот тантал шсвинец лучше отражают длинноволновые лучи, поэтому они кажутся синеватыми. К серебристо-белому цвету висмута и кобальта- примешивается розовый; оттенок из-за разности: в поглощении коротких и длинных лучей; как можно видеть из рисунка, отражение постепенно уменьшается от*длинных волн к коротким.

100 к х о. лX

0) п • 0

700 ' 600 500 400 Длина волны отраженного света, нм

Рисунок 1.3 - Спектры отражения металлов .

Большинство неорганических веществ, обладающих цветом, так или иначе связано с ионами металлов; а сами металлы представляют один из типов простых веществ, имеющих цвет, следовательно, логично рассмотреть зависимость цвета металлаот его структуры'[3,8]:

В периодической системе, начиная, со II периода, металлы расположены во всех группах с первой по восьмую. Одной из особенностей является наличие окрашенных соединений у всех переходных металлов. Зависимость окраски от наличия свободных ¿/-орбиталей на предвнешнем уровне атомов металла можно объяснить следующим образом. Как известно, в ¿/-подуровне имеется пять ор-биталей. На каждой из этих пяти орбиталей может находиться в соответствии с принципом Паули по два электрона. Причем если у атома (или иона) имеются пять или меньше электронов на ¿/-подуровне, то каждый из них стремиться занять отдельную > орбиталь. В . этом случае их энергия наименьшая из всех возможных. Если электронов' становится' больше пяти, то происходит спаривание, сопровождающееся переходами электронов. Энергия таких переходов электронов соответствует энергиям квантов видимого света. Поглощение таких кван

21 2+ 2+ тов из солнечного белого света и определяет цвет Си , Ре , Ре , Со , Ш , Сг3+, Мп3+, МпА+, Мп6+, Мп7+ других окрашенных ионов переходных элементов.

Цвет может появиться* лишь в том случае, если катион с подуровнями, заполненными! электронами, связан с анионом, способным к значительной поляризации. Ионы металла имеют примерно тот же цвет, который присущ им в

24* водном растворе: Си - голубой, Сг - зеленый и т. п. Существуют многочисленные анионы, способные придавать окраску ионам, особенно если это ионы о металлов побочных подгрупп. Так, например, желтый анион СгО\ ' влияет таким образом, на бесцветный катион серебра А^, что в результате реакции образу етсякрасный осадок хромата серебра.:

2 Л/ + СгО\~ -> АёгСЮА о, 1.

В подобной же реакции бесцветный ион-ртути образует оранжевое соединение ^СгО4. Однако, ион свинца - металла главной подгруппы IV груп

О ' пы, соединяясь с СгО4"', так и оставляет желтым цвет хромата свинца РЪСгО\.

Оксиды некоторых металлов представляют собой один из наиболее интересных классов веществ с разнообразными цветовыми характеристиками. В соединениях с кислородом они образуют сложные системы фаз с переменной валентностью, обладающие широким спектром различных физико-химических свойств и специфическими оптическими свойствами. Как было указано, многие оксиды металлов обладают различными колориметрическими характеристиками.

Это явление объясняется, как собственным цветом оксидов, так и эффектом интерференции при образовании полупрозрачной оксидной пленки.

Заключение научной работыдиссертация на тему "Разработка технологии получения воспроизводимых многоцветных изображений на металлических поверхностях с использованием лазеров"

9. Результаты работы используются в учебном процессе по специальности 261001.65 - Технология художественной обработки материалов при проведении лабораторных работ по дисциплине «Технология декоративных покрытий».

10. Получен патент № 2357844'«Способ получения цветного изображения на металлических поверхностях»; авторы Афонькин М. Г., Звягин В! Б., Ларионова Е. В., Пряхин Е. И.; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального- образования Северозападный государственный заочный технический университет (СЗТУ)< -№2007129546/02 ; заявл. 01.08.2007 ; опубл. 10.02.2009, Бюл. № 16.

9\ С использованием микроструктурного анализа образцов показано, что цветные образования, полученные на поверхности образцов, в соответствие с имеющимися представлениями, должны соответствовать многослойным оксидным пленкам различной толщины и состава.

10. Определена область эффективной мощности излучения-в зависимости ч * от частоты следования импульсов, что позволило установить диапазон технологических режимов, где возможно формирование цветных оксидных структур с учетом теплофизических свойств. Установлена возможность селективного воздействия ,на компоненты сплава.

11. Установлено, что технологические режимы лазерных комплексов для формирования цветных структур на'поверхности металла-должны определяться в первую«очередь из.условия обеспечения фазовых превращений, происходящих в основном металле и формируемых оксидах.

12. Установлено, что обеспечение требуемых температурных условий определяется не только прикладываемой мощностью лазерного излучения, но и взаимосвязью^ расстоянием смещения лазерного луча по поверхности обрабатываемого материала, что в свою очередь определяет скорость перемещения луча лазера, а, следовательно, и производительность при формировании цветных изображений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В. представленной работе был проведен теоретический анализ условий формирования оксидных структур на-поверхности металла в.результате воздействия'импульсного лазерного излучения.

Показано, что системы оксидных структур образуются в результате воздействия лазерного импульса в предварительно активированной^ области воздействия предыдущего импульса. Цветовые характеристики формируемой оксидной структуры определяются мощностью излучениями« величиной смещения зоны воздействия* последующего импульса, зависящей от скорости перемещения лазерного луча и частоты следования импульсов.

Получены аналитические зависимости, позволяющие определить эффективный диапазон' мощности' лазерной установки исходя из теплофизических свойств обрабатываемого материала и заданных колориметрических характеристик формируемой оксидной структуры.

Опытная апробация показала достаточно* хорошую сходимость, т.е. использование режимов из рассчитанных диапазонов для формирования* тестовых таблиц дало »возможность получить образцы с широкой-цветовой* палитрой) для дальнейшего анализа.

Отсутствие данных о влиянии импульсного лазерного нагрева на изменение колориметрических свойств, поверхности материалов вызвало необходимость в качестве научного подхода воспользоваться известными данными о взаимосвязи цвета и толщины оксидной пленки, формируемой*на поверхности материала в результате стационарного термического воздействия.

Результаты проведенных исследований показали необходимость переосмысления механизма образования цветных структур на поверхности металла в результате воздействия лазерного излучения. Показано, что получение цветных образований на поверхности металла, в классическом* их понимании, как наращивание прозрачных пленок толщиной, необходимой для получения того или иного цвета, при лазерном импульсном воздействии невозможно.

Сравнение экспериментальных данных по фазовому составу оксидов, полученных при различных режимах обработки лазерным излучением, с известными литературными' данными для стационарного нагрева стали, показывает существенные различия в закономерностях формирования-структуры и фазового состава оксидов* металла.

Как показывают исследования, температурные условия, создаваемые в зоне воздействия лазерного ^излучения, оказываются достаточными для образования оксидов не только железа, но и других элементов, входящих в состав стали, а также позволяют прогнозировать геометрические и адгезионные свойства формируемых структур.

Полученная теоретическая модель была разработана на основе технологических параметров ПЛМК Дмарк-06 на основе импульсного Кс1:УАО-лазера с длиной волны 1,064'мкм и теплофизических данных определенных материалов. Модель позволяет рассчитывать, технологические режимы для формирования возможной цветовой палитры для данного металлического материала и получать изображения. Тем не менее, полученная модель является адаптируемой под более широкий круг задачей позволяет производить:

1) оценку возможности получения цветных оксидных структур на заданном-материале;

2) оценку возможности использования, современного лазерного оборудования с различными технологическими характеристиками с целью формирования цветного изображения на металлической поверхности;

3) сравнительную оценку технологичности процесса формирования оксидных структур лазерно-термическим способом на различном лазерном оборудовании;

4) расчет режимов формирования оксидных структур с заданными цветовыми характеристиками для лазерных установок с длиной волны 1,064 мкм как и непрерывных, так и импульсных, с различной длительностью импульса.

Таким образом, полученные результаты могут найти применение в различных ч отраслях промышленности и декоративно-прикладного искусства для изменения поверхностных цветовых свойств металлических материалов.

Список научной литературыЛарионова, Екатерина Владимировна, диссертация по теме "Техническая эстетика и дизайн"

1. Дудел, Дж., Физиология человека. Т. 2. / Дж. Дудел, М. Циммерман, Р. Шмидт, О. Грюссер и др. Пер. с англ. М.: Мир, 1985. - 240 с.

2. Бычков, В.В. Эстетика: Учебник. / В.В. Бычков. М.: Гардарики, 2004. - 556 с

3. Справочник химика Текст. : в 6-ти т. / ред. Б. П. Никольский. 2-е изд., испр. и доп. - М : Химия, 1964 - 1968 ^

4. Лидин, P.A. Химические свойства неорганических веществ / P.A. Лидин, В.А. Молочко, Л.Л. Андреева. М.: Химия, 1996: - 480 с.

5. Лидин P.A. Константы неорганических веществ: справочник / P.A. Лидин, Л.Л. Андреева, В.А.Молочко; под ред. P.A. Лидина. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Дрофа, 2006.-685 с.

6. Файгль, Ф., Капельный анализ неорганических веществ. / Ф. Файгль, В. Ангер -М.: Мир, 1976, тт. I, 2. С. 390.

7. Крешков, А. П. Основы аналитической химии: В 3 т. / А.П. Крешков М.: Химия; 1976.

8. Ф. Тодт Коррозия и защита от коррозии: Коррозия металлов'в промышленности. / Перевод с- немецкого Л.И. Акинфиева, А.Е. Егорова, Н.О. Оберштетера, Е.Г. Цвентарного // Под ред. H.H. Милютина. — Л.: Издательство «Химия» Ленинградское отделение, 1967.

9. Грилихес, С .Я. Электролитические и химические покрытия, теория и практика / С.Я. Грилихес, К.И: Тихонов. Л.: Химия, 1990. - 288 с.

10. Эванс, Ю.Р.' Коррозия и защита металлов. / Ю. Р. Эванс М.: Металлургиздат, 1941.-719 с.

11. Рындина Н.В. Технология производства новгородских ювелиров X—XV в. // Материалы и исследования по археологии СССР, №177. Новые методы в археологии. -М., 1963.-С. 264.

12. Постникова-Лосева, М.М. Русское ювелирное искусство, его центры и мастера XVI-XIX в. / М.М. Постникова-Лосева М., 1974. - С. 58.

13. Полубояринова М.Д. Стеклянные браслеты древнего Новгорода // Новые методы в археологии. Тр. Новгородской археологической экспедиции. Т. III. МИА № 117. М., 1963. С.171

14. Постникова-Лосева М.М., Мишуков Ф.Я. Изделия из драгоценных металлов // Русское декоративное искусство. М., 1962. Т. 1. С. 348.

15. Мишуков, Ф.Я Техника декоративной обработки металла./ Ф.Я. Мишуков М., 1946. -77 е.

16. Медведюк, Н. И., Колхозный кузнец. / Н. ИМедведюк, П. В.Суслов М., 1959.

17. Ювелирное дело: учеб. пособие для техн. училищ / В. И. Марченков. М. : Высшая школа, 1975. - 188 с.: ил. - 0-79.

18. Соколова М.П. Металлы в дизайне. / М.П. Соколова М:: МИСИС, 2003. 167 с.

19. Гольдберг Т.Г., Мишуков Ф.Я>, и др. Русское золотое и серебряное дело XV-XX вв. М.: Наука, 1967. - 304 с.

20. Материаловедение и технология конструкционных материалов Текст. : учеб. для вузов по спец. "Технология худож. обработки материалов" / В. И. Куманин, И. Ю. Мамедова. М.: [Моск. гос. акад. приборостроения и информатики], 2005.

21. Бреполь Э. Теория* и практика ювелирного дела/Пер. с нем. Л., 1973. Бутт Л. М., Поляк В. В. Технология стекла. М., 1960.

22. Сокровища саков. Аму-Дарьинский клад. Алтайские курганы. Минусинские бронзы. Сибирское золото. //М'.: «Искусство». 1973. 280 с

23. Технология неметаллических покрытий Текст. : Учебн.пособие для вузов / А. Я. Дринберг, Е. С. Гуревич, А. В. Тихомиров. Л.: Госхимиздат, 1957. - 588с.

24. Камнев, П. В. Ручнаяи мелкая свободная ковка. / П. В. Камнев Л., 1947.

25. Колчин Б.А., Мастерство древнерусских кузнецов. / По следам древних культур. Древняя Русь. Сборник. М., С. 1950.

26. Колчин Б.А. Черная металлургия и металлообработка в Древней Руси. Материалы и исследования по археологии СССР, № 32,1953

27. Технология ювелирного производства / С. А. Селиванкин и др.. Л. : Машиностроение , 1978. - 320 с.: ил., табл.; 22 см. - Библиогр.: с. 315-316.

28. Художественное материаловедение: по видам материалов: Учеб. / Под общ. ред. Б. М: Михайлова. М.: МГАПИ, 2005. - 182с.: ил.

29. Сергеева Б. Чеканка по меди. Ташкент: Гос. изд. Художеств, литер. Уз. ССР, 1960-56 с.

30. Хохлова, Е. Н. Производство художественной керамики / Е. Н. Хохлова . М. : Легкая индустрия. - 1978. - 96 с. ил.

31. Пособие для сельского кузнеца. Учеб. пособие для сельских проф.-техн. училищ. Автор: Шапиро А. А. Издательство: М.: «Высш. школа» Год: 1967.

32. Циммерман Р.' Металлургия и материаловедение : справочник : пер. с нем. / Р. Циммерман, К. Гюнтер. М.: Металлургия, 1982 с

33. Русские ювелирные:украшения Текст. / Ш: И; Уткин. М. : Легкая индустрия, 1970.- 164 с. :ил.

34. Флеров А.В. Материаловедение и технология художественной обработки; металлов / А.В. Флеров. М.: Высшая школа, 1981

35. Франс- Лянор А. Консервация ¿старинных металлических предметов / Сообщения ВЦНИЛКР, прилож. V, 1969. С. 149-177.

36. К&чиш .М.К. Реставрация древних художественных предметов из меди и бронзы/ Сообщения ВЦНИЛКР, 1964, №13. С. 72.

37. Ингибиторы коррозии / Розеифельд И. Л. М. : Химия, 1977. - 352 с. : ил. ;

38. Герасимова Н.Г. © применении' ингибиторов атмосферной кор-розии для хранения* металлических изделий* в-музее / Сообщения ВЦНИЛКР, 1967, № 19. С.112 ; " ' "

39. Walher R. Benzotriazole as a corrosion inhibitor. Metal Finishing, 1973, vol. 71 №■ 9 -p. 65-56.

40. Паустовская* B;B; Токсичность ингибиторов / Зашитагметаллов,, 1974, т. 10, З. -С. 330-531.

41. Калиш, М.К. Естественные* защитные пленки на медных сплавах. / М.К. Калит-М. Металлургия, 1971. С. 200.

42. Мамулова, Н. С. Все о коррозии текст. : справочник / Н. С. Мамулова, А. М. Сухотин, Л. П. Сухотина, Г. М. Флорианович, А.Д. Яковлев, — СПб. : Химиздат, 2000.

43. Тодт Ф. Коррозия и защита от коррозии. Коррозия металлов и сплавов. Методы защиты от коррозии / Пер. с нем., под ред. П.Н. Соколова. M.-JL: Химия, 1966. -847 с.

44. Семенова, И. В. Коррозия и защита от коррозии текст. / И. В. Семенова, Г. М. Флорианович, А. В. Хорошилов ; под ред. И.В. Семеновой — М. : Физматлит, 2002.

45. Жук, Н.П. Курс коррозии и защиты металлов текст. / Н.П. Жук. Ml : Метал-, лургия, 1980.

46. Берукштис Г.Б., Кларк Г.Б. //Коррозионная-устойчивость металлов и металлических покрытий в атмосферных условиях. М.: Наука. 1971. 159 с

47. Кукурс О. Продукты атмосферной коррозии железа и окраска по ржавчине / Кукурс О., Упите А., Хонзак И. Рига : Зинатне, 1980. — 163 с.

48. Мальцева, Г. Н. Коррозия и защита оборудования от коррозии: Учеб. Пособие / Г. Н. Мальцева ; под ред. д. т. н., проф. С. Н. Виноградова. — Пенза : Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2000. —211 с.

49. Свойства элементов. Справочник Текст. : в 2 т. / под ред. чл.-корр. АН.'УССР Г.В. Самсонова. М.: Металлургия, - 2 т. 1976.

50. Физико-химические свойства окислов. Справочник Текст. / под ред. чл.-корр. АН УССР Г.В. Самсонова. — М>.: Металлургия, 1978. 472 с.

51. Эмсли, Джон. Элементы Текст. = The Elements : справочно-энциклопедическое издание / Эмсли Дж. ; Пер. с англ. Е. А. Краснушкиной. 2th. ed. .-М. :Мир, 1993.-256 с.

52. Кричевский, ИI Р. Понятиями основы.термодинамики / И. Р. Кричевский. 2-е изд., испр. и.доп. - М.: Химия, 1970. - 440 с.

53. Афонин, В .К. Металлы и сплавы. Справочник / В.К.Афонин, Б.С.Ермаков, E.JI. Лебедев, Е.И. Пряхин, Н.С. Самойлов, Ю.П. Солнцев, В.Г. Шипша ; под ред. Ю.П. Солнцева-С.-Пб.: АНОНПО "Профессионал", 2003. 1090 с. - 1000 экз.

54. Энциклопедический словарь по металлургии Текст. : в 2 т. / под ред. Н.П. Ля-кишева. М.: Интермет-Инжиниринг, 2000. - 2 т.

55. Рябухин, А.Г. Взаимосвязь кинетических и термодинамических характеристик при окислении железа (тонкие пленки) в атмосфере воздуха при температурах 520-600°С Текст. / А.Г.Рябухин, Ю.Н. Тепляков // Изв. ЧНЦ УрО РАН. 2003. -№1(18).-С. 46-49

56. Рябухин, А.Г. Окисление железа в районе точки Шадрона Текст. / А.Г.Рябухин, Ю.Н. Тепляков, Т.А.Пушкарева// Изв. ЧНЦ УрО РАН. 2001. - №1. - С. 34-37

57. Рябухин, А.Г. Окисление железа на воздухе при температуре 575 ± 0,2 °С (точка Шадрона) / А.Г. Рябухин, Ю.Н. Тепляков, C.B. Гусева // Изв. ЧНЦ УрО РАН. -2003. -№1 (18).— С. 34-36

58. Рябухин, А.Г. Окисление железа на воздухе при температурах 520—570 °С Текст. / А.Г. Рябухин, Ю.НТепляков, С.В.Гусева // Изв. ЧНЦ УрО РАН: 2003. -№1(18).-С. 37-41

59. Рябухин, А.Г. Окисление железа на воздухе при температурах 580-600 °С Текст. / A.F. Рябухин, КШ.Тепляков, С.В.Гусева // Изв. ЧНЦ УрО РАН. 2001. -№ 1 (18). - С. 42-45

60. Файнштейн, А.И. Изменение свойств оксидной пленки на железе в процессе роста Текст. / А.И. Файнштейн, H.A. Литовченко // Журнал физической химии. -1980. T. LIX. - № 3. - 801 - 803.

61. Наумова, E.H., Пассивные пленки на поверхности конструкционных материалов и их защитные свойства. / E.H. Наумова, А.Ю: Калинков, А.И. Костржицкий — Холодильна технжа i технология, 2001, №5,(74), с. 46-51.

62. Войтович, Р.* Ф. Высокотемпературное окисление металлов и сплавов: Справочник Текст. / Р.Ф.Войтович, 3i И. Головко ; под ред. И. Н. Францевича. Киев : Наук, думка, 1980.-295 с.

63. Металлы и сплавы. Справочник. С.-Пб.: AHO-НПО "Профессионал", AHO НПО "Мир и Семья", 2003. - 1090 с.

64. Физический энциклопедический словарь Текст. / под. ред. А.М, Прохорова. -М.: Советская энциклопедия, 1983. 927 с. : ил

65. Об окислении вакуумных конденсатов сплавов на основе меди / М.П. Кабан-ченко, А. И. Костржицкий, О.В. Лебединский, И. Л . Ройх // Металловедение и термодинамическая обраб. металлов. 1980. - №3. - С.34-36.

66. Покачалов, В.В. Фазовый состав»окалины и дефекты, возникающие при волочении проволоки Текст. / В:В. Покачалов // МЕТИЗЬГ 3(13)'2006- Ассоциация «РОСМЕТИЗ». 2006. - № 3(13)

67. Кугушин, A.A. Высокоскоростная прокатка катанки Текст. / A.A. Кугушин, Ю.А. Попов. -М.: Металлургия, 1982. -144 с

68. Тюрин, А-. Г. Термодинамическая оценка влияния кремния на химическую и электрохимическую устойчивость железохромистых сплавов Текст. / А. Г. Тюрин // Защита металлов. 2004. - Т. 40, №1.- С. 19 - 27.

69. Тюрин, А. Г. Исследование окисленного слоя на трубах из стали 08X15Н5Д2Т Текст. / А. Г. Тюрин, Б. Н. Берг, Э. А. Животовский,.В. Д. Поволоцкий;// Известия АН СССР. Металлы. 1985.- №2,- С. 166-170.

70. Тюрин, А. Г. Исследование поверхностного слоя на стали 08Х15Н5Д2Т Текст. / А. Г. Тюрищ,В: Д: Поволоцкий, Э: А. Животовский, Б. Н! Берг// Защита металлов. 1986: - Т. 22, №4.- С.564-568:.

71. Тюрин, А. Г. К термодинамике химической и элекгрохимической-устойчивости железохромистых сплавов Текст. / А. Г. Тюрин // Защита металлов; -1999: Т. 35, №3. - С. 248-253. " ■ ' •

72. Тюрин,. А. Г. Диаграмма'; электрохимического равновесия стали 12Х18Н10Т Текст.!/ А-.Е.Тюрин*// Защита металлов:- 2004. Т. 40, №3;- С! 263:- 271.

73. Валиулин, А. Лазерная маркировка материалов;: Текст. / А.Валиулин, С.Горный:, ЮЯяречко, М.Патров; К.Юдин, В.Юревич // Электроника: НТБ. 2007. -№3.-С. 16-22.

74. Горный, С.Г. Лазерная маркировка Текст.1 / С.Г. Горный, И.Р. Емельченков // Лазерная технология и ее применение в металлообработке г метод, рекомендации; -Л., ЛДНЩ 1990. С. 42-47.

75. Лазерная резка металлов: Учебное пособие для вузов Текст. / А.Г. Григорьянц, А.А.Соколов ; под ред. А.Г. Григорьянца. М:: Высш.шк. - 1988. - 127 с.

76. Мурзин, С.П. Формирование энергетического воздействия при лазерной обработке материалов Текст. / С.П. Мурзин, С.Ю. Клочков, В.И. Артюшииа // Вестник СамГУ Естественнонаучная серия. - 2005. - №3 (43). - С. 160-166.

77. Пат. №2287414 Российская Федерация. Способ лазерной модификации поверхности металла или его сплава Текст. / Горный С.Г. ; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Лазерный Центр"

78. Делоне, Н.Б. Взаимодействие лазерного излучения с веществом : курс лекций Текст. / Н. Б. Делоне. М.: Наука, 1989. - 280 с.: ил.

79. Карлов, Н.В. Лазерная» термохимия. Основы и применение Текст. / Н.В.Карлов, Н.А.Кириченко, Б.С. Лукьянчук. М.: Наука, 1992. - 296 с. : ил.92 .Францевич И.Н. Высокотемпературное окисление металлов и сплавов!. — К.: Гостёхиздат, 1963.-323 с.

80. Вейко, В.И: Лазерные1 технологии в микроэлектронике Текст. / В.П. Вейко, С.М. Метев. София. - Изд-во Болгарской АН, 1991. - 363 с.

81. Прохоров A.M., Конов В.И., Урсу И., Михэйлеску И.Н. Взаимодействие лазерного излучения с металлами:// Bucuresti Ed. Academiei. М.: Наука, 1988. 537 с.

82. Кириченко, Н.А. Влияние изменения формы поверхности на динамику лазерного окисления? металлов. Текст. / HiA. Кириченко. М., 1995. - 15 с. : граф. -Библиогр.: с. 15.

83. Кириченко, Н.А, Динамика процесса лазерного'осаждения вещества из газовой фазы Текст. / Н.А. Кириченко, Е.Г. Николаева // Препринт ИОФРАН, № 6, 1995.

84. Дыоли, Уолтер. Лазерная технология и анализ материалов : Пер. с англ. / У. Дьющ;,--М»'.::Мир; 1986::-504-с: .'::ил;-т~Б1ц.

85. Григорьянц, А.Г. Технологические процессы, лазерной обработки Текст. / А.Г. Григорьянц, И.Н. Шиганов, А.И; Мисюров; под ред. A.F. Григорьянца М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. - 664 с. •

86. Горный, C.F. Лазерная маркировка Текст. / С.Г. Горный; И.Р. Емельченков // Лазерная технология и ее применение в металлообработке : метод, рекомендации. -Л., ЛД11ТП, 1990. С. 42-47.

87. Сантис М.Л, Делапорт Ф., Марин В:, Утеза О. Удаление оксидных пленок излучением ХеС-1-лазера для дезактивации поверхностей. // Квантовая электроника, №6 (2000)

88. Лазерная резка металлов: Учебное пособие для вузов Текст. / А.Г. Григорь-янц, А.А.Соколов; под ред. А.Г. Григорьянца. М.: Высш.шк. - 1988. - 127 с.

89. Emmelmann С. / Introduction to Industrial.Laser Materials Processing, Rofin-Sinar. Hamburg. 1998, p. 180.

90. Юб Хазин, Л.Г. Двуокись титана Текст. / Л.Г. Хазин, —Л.: Химия, 1970. 176 с.

91. Попилов, Л.Ж Советы заводскому технологу. / Л. Я. Попилов Л.: Лениздат. -1975.-263 с.

92. Вейко,; В .П., Лазерные технологии в микроэлектронике. / В Л. Вейко, С.М. Метев- София: Изд. Болгарской АН, 1991.109а Вейко ВИТ.Лазерная!обработка пленочных элементов. / В.П. Вейко«- Л.: Машиностроение, 1986. '.'■".

93. Физические основы; технологических лазеров: Учеб. пособие для вузов./В. С. Г олубев, Ф. В. Лебедев; Под ред. A. F, Григорьянца.—- М.: Высш. шк., 1987.— 191 е.: ил.

94. Турыгин И.А. Прикладная оптика. / И.А. Турыгип — М.: Машиностроение, 1966.

95. Г12 Взаимодействие лазерного излучения с веществом. Силовая оптика Текст. / ВС П . Вейко^ [и др.]; под ред. В; И. Конова. М . : Физматлит, 2008 . -308, 1. с.

96. Вейко В. И* Лазерная обработка/ В: И. Вейко, М. Н:, Либенсон--Ленинград: Лениздат, 1973.

97. Крылов, К.И. Применение лазеров в машиностроении и приборостроении Текст.; / К.И. Крылов, В;Т. Прокопенко, A.C. Митрофанов; — Л: Машиностроение. 1978.-336 с '

98. Григорьянц А. Г. Основы лазерной/обработки материалов/ Ä. Г. Григорьянц. -Москва:Машиностроение, 1989.—301 с.: ил.—Библиогр.: с.289-295

99. Григорьянц, А.Г., Лазерная техника и технология! Лазерная», сварка металлов; т. 5: /АУТ. Григорьянц, ИЙШиганов; -Mi: Высшая школа; 1988;

100. Лазерная техника и технология: Учеб: пособие для вузов. В 7 кн. / Под ред. А.Г. Григорьянца. Кн. 1: B.C. Голубев, Ф.В; Лебедев. Физические основы техно-логичсских лазеров. М.: Высш. шк., 1987.

101. Технологические лазеры: Справочник: В 2 т. Т. 1: Расчет, проектирование и эксплуатация / Г.А. Абильсиитов, В:С. Голубев, В.Г. Гонтарь и др.; Под.общ. ред. Г.А. Абильсиитова. М:: Машиностроение, 1991. 432 с.

102. Технологические лазеры: Справочник: В 2 т. Т. 2:: Системы автоматизации. Оптические системы. Системы измерения / Г.А. Абильсиитов, В.Г. Гонтарь, A.A. Колпаков, Л.А. Новицкий и др.; Под общ. ред. Г.А. Абильсиитова. М. : Машиностроение, 1991. 544 с.

103. Лазерная и электронно-лучевая .обработка материалов: Справочник / H.H. Ры-калин, A.A. Углов, И.В. Зуев, А.Н. Кокора. М.: Машиностроение, 1985. 496 с.

104. Шахно, Е.А. Математические методы описания лазерных технологий. Учебное пособие. /Е.А. Шахно. СПб: СПбГИТМО (ТУ), 20021

105. Федоров Б. Ф. Лазеры. Основы устройства и применение./ Б.Ф. Федоров М:: ДОСААФ, 1988.— 190 с, ил.

106. Зубов В. А. Методы измерения характеристик лазерного ¡излучения/ В- А. Зу-бов.—М• :Наука, 1973.-191'с.: ил.-- Библиогр.: с. 182-189:

107. Качмарек Ф: ведение в физику лазеров:: Пер. с пол./ Ф- Качмарек.--Москва:Мир, 1981- 540 с. : ил

108. Применения лазеров/ Пер. с англ:,В1А; Афанасьева; Е.А.Верного;. ВЛТ. Ты-чинского,

109. Е.А. Чернобровкина.-Москва:Мир; 1974.- 445 С; : ил.- Библиогр. в конце гл.129'-Структура и прочность материалов, при лазерных воздействиях / М.,С. Бахарев; Л1 И. • . /

110. Миркин, С. А. Шестериков; М.; А. Юмашева;; Под общ. ред. С. А. Шестерикова.-М.:Изд-во МТУ, 1988.- 223,1. с.: ил.;